(57)【要約】【課題】センサによる吸排気圧の計測を必要とすることなく混合気の吹き抜けの起こり易い状態を判定し、混合気の吹き抜けを防止することができる過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置を提供すること。【解決手段】エンジンＥＣＵ５０は、ターボチャージャ３０に過給動作をアシストするモータ３４のアシスト作動に基づいて、燃料噴射開始時期Ｔｓを通常の噴射開始時期から吸気バルブ２１から排気バルブ２２への混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に変更する。【選択図】      図１
2006017053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気動力により吸入空気を過給する過給機を有すると共に、吸気バルブと排気バルブとが共に開状態となるバルブオーバーラップ期間が生じる内燃機関の燃料噴射時期制御装置であって、
前記過給機は前記過給動作をアシストする電動機を備えるものであり、
前記電動機のアシスト作動に基づいて、燃料噴射開始時期を通常の噴射開始時期から前記吸気バルブから前記排気バルブへの混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に変更することを特徴とする過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
【請求項２】
前記電動機が所定値以上のアシスト電力によりアシスト作動を行っている期間、燃料噴射開始時期を混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に変更することを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
【請求項３】
排気動力により吸入空気を過給する過給機を有すると共に、吸気バルブと排気バルブとが共に開状態となるバルブオーバーラップ期間が生じる内燃機関の燃料噴射時期制御装置であって、
前記過給機の上流側排気通路と下流側排気通路とを該過給機を介さずに連通するバイパス通路に設けられて排気圧を調整すべく開閉される排気圧調整バルブを備えるものであり、
前記過給機の作動による過給運転領域において前記排気圧調整バルブを所定開度変化率以上開いた場合、その後の所定時間、燃料噴射開始時期を通常の噴射開始時期から前記吸気バルブから前記排気バルブへの混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に変更することを特徴とする過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
【請求項４】
前記所定時間を内燃機関の運転状態に応じて変動させることを特徴とする請求項３に記載の過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
【請求項５】
噴射燃料の気化の良否を推測する気化状態推測手段を備え、
前記燃料噴射開始時期を前記推測に基づいた噴射燃料の気化状態に合わせて設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
【請求項６】
前記気化状態推測手段にて噴射燃料の気化良好時と推測された場合、前記燃料噴射開始時期を前記バルブオーバーラップ期間終了後に設定することを特徴とする請求項５に記載の過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
【請求項７】
前記気化状態推測手段にて噴射燃料の気化不良時と推測された場合、前記燃料噴射開始時期を前記噴射燃料の気化良好時に設定した前記噴射開始時期よりも前に設定することを特徴とする請求項６に記載の過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
【請求項８】
前記気化状態推測手段は、内燃機関を循環する冷却水及び潤滑油の温度の少なくとも一方を用いて前記噴射燃料の気化の良否を推測することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機としてターボチャージャを有する内燃機関において、燃料の噴射開始時期を制御する過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給機付きのエンジンにおいても、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブの開閉時期を制御する可変動弁機構を備え、該可変動弁機構にてバルブタイミング等を調整して、燃費や出力（充填効率）を向上させる技術が知られている。このとき、両バルブが共に開状態となるバルブオーバーラップ期間が変更される。しかしながら、このバルブオーバーラップ期間においては、吸気ポートから排気ポートに混合気が吹き抜けて該混合気が燃焼室内に留まらない現象が起こり得る。
【０００３】
このような混合気の吹き抜けが起きると、燃焼のリーン化が起こったり、場合によっては失火が起きてしまい、ターボの応答性が悪化するという問題が生じる。また、混合気の吹き抜けは、燃費の悪化や、更には混合気（ＨＣ）を大気中に放出して排気エミッションの悪化を招いてしまう。従って、混合気の吹き抜けを防止する技術が必要であり、例えば特許文献１にてその技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１では、過給機としてスーパーチャージャが用いられており、非過給運転時においてバルブオーバーラップ期間前に燃料噴射を開始して混合気を生成していたものが、過給運転領域になると、その燃料噴射開始時期がバルブオーバーラップ期間中に変更されて混合気が生成されるようになっている。従って、この過給運転時において、バルブオーバーラップ期間の後半あるいは略終了時に混合気が燃焼室内に流入するようになるため、その直後に排気バルブが閉じることで、混合気の吹き抜けが防止されるようになっている。
【０００５】
ところで、ターボチャージャを有するエンジンには、該ターボチャージャの回転軸に電動機を取り付け該電動機にて過給動作をアシストしたり、該ターボチャージャ（排気タービン）の上流側排気管と下流側排気管とを該ターボチャージャを介さずに繋ぐバイパス管及び該バイパス管にウエストゲートバルブ（ＷＧバルブ）を設けて該ＷＧバルブを所定のタイミングで開弁して両排気管を連通し、排気圧を調整するものがある。このようなエンジンにおいては、電動機により所定値以上のアシストを行っている期間や過給運転領域でＷＧバルブが所定開度以上開くと、吸気管圧力（吸気圧）が排気管圧力（排気圧）よりも高い状態となり、このことは混合気の吹き抜けを悪化させる方向に導く。
【０００６】
そこで、例えば特許文献２では、吸気管圧力センサと排気管圧力センサとを用い、吸気圧と排気圧とをそれぞれ圧力センサにて計測して、吸気圧が排気圧よりも高く混合気の吹き抜けが起こり易い状態になると、バルブオーバーラップ期間の終了後に混合気が吸気ポートに到達するように燃料噴射が行われるようにしている。従って、吸気圧が排気圧よりも高く混合気の吹き抜けが起こり易い状態であっても、混合気が吸気ポートに到達したときには既に排気バルブが閉じているので、混合気が吹き抜けることがなくなる。
【０００７】
しかしながら、この特許文献２の技術では、吹き抜け防止のための燃料噴射開始時期の設定を吸排気圧の計測をもとに行う必要があるため、吸排気圧の計測にかかる演算負荷が増大する等の問題が生じる。また、少なくとも排気圧の計測が不可能なシステムには、この特許文献２の技術が適応できないという問題もある。
【特許文献１】特許第３０４４０７７号公報
【特許文献２】特開平７−１５１００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、センサによる吸排気圧の計測を必要とすることなく混合気の吹き抜けの起こり易い状態を判定し、混合気の吹き抜けを防止することができる過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、過給機には過給動作をアシストする電動機が備えられ、該電動機のアシスト作動に基づいて、燃料噴射開始時期が通常の噴射開始時期から吸気バルブから排気バルブへの混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に変更される。すなわち、吸気バルブと排気バルブとが共に開状態となるバルブオーバーラップ期間中で、かつ過給動作をアシストする電動機の作動時においては、吸気圧が排気圧より高くなり、混合気の吹き抜けが起こり易い状況となる。従って、電動機のアシスト作動に注目し、その作動に基づいて燃料噴射開始時期を設定することで、混合気の吹き抜けが防止可能となる。この場合、吹き抜け防止のための燃料噴射開始時期の設定を電動機のアシスト作動に基づいて行っているので、吹き抜け防止にかかる吸排気圧の計測が必要なくなる。つまり、センサによる吸排気圧の計測を必要とすることなく混合気の吹き抜けの起こり易い状態を判定し、混合気の吹き抜けを防止することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、電動機が所定値以上のアシスト電力によりアシスト作動を行っている期間、燃料噴射開始時期が混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に変更される。すなわち、電動機に供給されるアシスト電力に基づいて吸気圧が排気圧より高くなり混合気の吹き抜けが起こり易い状況か否かを判定できるため、その判定が容易となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、過給機の上流側排気通路と下流側排気通路とを該過給機を介さずに連通するバイパス通路に設けられて排気圧を調整すべく開閉される排気圧調整バルブが備えられ、過給機の作動による過給運転領域において排気圧調整バルブが所定開度変化率以上開いた場合、その後の所定時間、燃料噴射開始時期を通常の噴射開始時期から吸気バルブから排気バルブへの混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に変更される。すなわち、吸気バルブと排気バルブとが共に開状態となるバルブオーバーラップ期間中で、かつ排気圧を調整する排気圧調整バルブが急激に開作動すると、その後一時的に吸気圧が排気圧より高くなり、混合気の吹き抜けが起こり易い状況となる。従って、排気圧調整バルブの開作動に注目し、その開度変化率に基づいて燃料噴射開始時期を設定することで、混合気の吹き抜けが防止可能となる。この場合、吹き抜け防止のための燃料噴射開始時期の設定を排気圧調整バルブの開度変化率に基づいて行っているので、吹き抜け防止にかかる吸排気圧の計測が必要なくなる。つまり、センサによる吸排気圧の計測を必要とすることなく混合気の吹き抜けの起こり易い状態を判定し、混合気の吹き抜けを防止することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、吹き抜けが起こらない燃料噴射開始時期を設定する所定時間が内燃機関の運転状態に応じて変動される。すなわち、内燃機関の運転状態に応じて上記した吸気圧が排気圧より高くなる時間が変動するため、所定時間を変動させることで無駄な時間を極力低減することができ、その時々に最適の燃料噴射制御を行うことが可能となる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、噴射燃料の気化の良否を推測する気化状態推測手段が備えられ、燃料噴射開始時期が前記推測に基づいた噴射燃料の気化状態に合わせて設定される。そのため、例えば噴射燃料の気化が良好な場合には混合気の吹き抜けが起こり易いために燃料噴射開始時期が遅く設定され、噴射燃料の気化が不良な場合には混合気の吹き抜けが起こり難いために燃料噴射開始時期が早く設定される。つまり、噴射燃料の気化状態は、燃料噴射開始時期を設定する要素の一つである。従って、燃料噴射開始時期をこの噴射燃料の気化状態に合わせて設定することで、その時々に最適の燃料噴射制御を行うことが可能となる。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、気化状態推測手段にて噴射燃料の気化良好時と推測された場合、燃料噴射開始時期がバルブオーバーラップ期間終了後に設定される。すなわち、噴射燃料の気化が良好な場合には混合気の吹き抜けが起こり易いため、燃料噴射開始時期をバルブオーバーラップ期間終了後に設定することで、混合気の吹き抜けが確実に防止される。
【００１５】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の発明において、気化状態推測手段にて噴射燃料の気化不良時と推測された場合、燃料噴射開始時期が噴射燃料の気化良好時にて設定される噴射開始時期よりも前に設定される。すなわち、噴射燃料の気化が不良な場合には混合気の吹き抜けが起こり難いため、燃料噴射開始時期を噴射燃料の気化良好時にて設定される開始時期よりも前に設定しても混合気の吹き抜けが防止され、しかも燃料噴射開始時期を早めることで燃料が気化する時間を確保でき、良好な混合気を生成できる。
【００１６】
請求項８に記載の発明では、請求項５乃至７のいずれかに記載の発明において、気化状態推測手段は、内燃機関を循環する冷却水及び潤滑油の温度の少なくとも一方を用いて噴射燃料の気化の良否を推測する。すなわち、内燃機関を循環する冷却水及び潤滑油の温度は該内燃機関の暖機状態を把握でき、これにより噴射燃料の気化の良否が推測可能である。従って、噴射燃料の気化の良否を推測するための特別な手段を講じる必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものであり、当該制御システムのエンジンには過給機として電動機付きターボチャージャが設けられている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。
【００１８】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ１４と、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ１５とが設けられている。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には吸気管圧力（吸気圧）Ｐｍを検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。
【００１９】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排気ガスが排気管２４に排出される。吸気バルブ２１及び排気バルブ２２にはそれぞれ可変動弁機構２５，２６が設けられている。これら可変動弁機構２５，２６は、各バルブ２１，２２のリフト量や開弁時期（バルブオーバーラップ期間）等のバルブ開閉動作条件を連続的に可変とすることができる構造を有し、その都度のアクセル開度やエンジン運転状態等に応じてバルブ開閉動作条件が適宜調整されるようになっている。
【００２０】
エンジン１０のシリンダヘッドには各気筒毎に点火プラグ２７が取り付けられており、点火プラグ２７には、点火コイル等よりなる図示しない点火装置を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２７の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。また、エンジン１０のシリンダヘッドには、吸気側カム角センサ２５ａと排気側カム角センサ２６ａとが取り付けられている。吸気側カム角センサ２５ａは吸気バルブ２１の開閉タイミング等を算出するために吸気側カム角を検出し、排気側カム角センサ２６ａは排気バルブ２２の開閉タイミング等を算出するために排気側カム角を検出するものである。
【００２１】
エンジン１０のシリンダブロックには、エンジン１０の回転に伴い所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ２８や、エンジン１０内を主に循環する冷却水の温度（冷却水温Ｔｗ）を検出する冷却水温センサ２９が取り付けられている。
【００２２】
また、吸気管１１と排気管２４との間にはターボチャージャ３０が配設されている。ターボチャージャ３０は、吸気管１１に設けられたコンプレッサインペラ３１と、排気管２４に設けられたタービンホイール３２とを有し、それらが回転軸３３にて連結されている。回転軸３３には、補助動力装置としてのモータ３４が設けられている。モータ３４には、モータ温度を検出するための温度センサ３５が設けられている。
【００２３】
ターボチャージャ３０では、排気管２４を流れる排気ガスによってタービンホイール３２が回転し、その回転力が回転軸３３を介してコンプレッサインペラ３１に伝達される。コンプレッサインペラ３１は、吸気管１１内を流れる吸入空気を圧縮して過給する。モータ３４は、図示しない車載バッテリからの給電により作動し、このモータ３４の作動によりターボチャージャ３０に補助動力が付加される。ターボチャージャ３０にて過給された空気は、インタークーラ３６によって冷却された後、その下流側に給送される。インタークーラ３６によって吸入空気が冷却されることで、吸入空気の充填効率が高められる。
【００２４】
ここで、タービンホイール３２を回転させる排気動力は、スロットル開度の上昇よりも若干遅れて立ち上がる。つまり、排気動力不足のために過給圧も遅れて立ち上がるため、この排気動力が不足する期間にモータ３４にて補助動力が付加（アシスト）され、過給圧が早期に立ち上がるようになっている。
【００２５】
エンジンＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、その都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、エンジンＥＣＵ５０には、前述したスロットル開度センサ１５、吸気管圧力センサ１７、吸気側及び排気側カム角センサ２５ａ，２６ａ、クランク角度センサ２８、及び冷却水温センサ２９から各々検出信号が入力される他、アクセルペダルの踏み込み操作量を検出するためのアクセル開度センサ４０等からも各々検出信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵ５０は、随時入力される各種の検出信号に基づいて燃料噴射量や燃料噴射開始時期Ｔｓ、点火時期、バルブ開閉動作時期等を演算し、燃料噴射弁１９や点火プラグ２７、可変動弁機構２５，２６の駆動を制御する。
【００２６】
また、エンジンＥＣＵ５０は、ターボチャージャ３０のモータ３４を制御することにより、車両加速時においてターボチャージャ３０に補助動力を付加し、所望の過給圧がいち早く得られるようにしている。この際、温度センサ３５にて得られるモータ温度をモニタしておくことによって、モータ温度特性を基に供給電力を補正することもできる。
【００２７】
ここで、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が共に開状態となるバルブオーバーラップ期間中で、かつ電動ターボにより加速している時、より詳しくは所定値以上のアシスト電力Ｗの供給に基づいたモータ３４のアシスト作動によりターボチャージャ３０がアシストを受けている加速時においては、図２に示すように吸気管圧力（吸気圧）Ｐｍが排気管圧力（排気圧）Ｐｅよりも高くなり、吸気バルブ２１から排気バルブ２２への混合気の吹き抜けが起こり易い状態になる。従って、エンジンＥＣＵ５０は、ターボチャージャ３０が電動ターボにより加速している時においては、図３に示す処理フローに従って、燃料噴射開始時期Ｔｓを一般に行われている通常の噴射開始時期（例えば吸気バルブ２１が開くよりも前に適宜設定される所定開始時期）から混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に変更する。
【００２８】
図３は、その電動ターボによる加速時のエンジンＥＣＵ５０の具体的な処理フロー（電動ターボ作動時処理フロー）を示す。因みに、エンジンＥＣＵ５０は、この電動ターボ作動時処理フローを燃料噴射の１噴射毎に実施し、その処理結果に基づいて次気筒の燃料噴射開始時期Ｔｓを決定する。
【００２９】
ステップＳ１０１では、電動ターボ駆動命令が生じているか否かを判定、すなわちターボチャージャ３０をアシストするモータ３４にアシスト電力Ｗが供給されているか否かを判定する。電動ターボ駆動命令が生じていない場合、この電動ターボ作動時処理フローを終了する。一方、電動ターボ駆動命令が生じていれば、ステップＳ１０２に進む。
【００３０】
ステップＳ１０２では、現在のバルブオーバーラップ量Ｖｏｌを算出し、ステップＳ１０３では、前記モータ３４に供給するアシスト電力Ｗのしきい値Ｗｔｈを算出する。このしきい値Ｗｔｈは、図４にて示すしきい値算出フローにて算出される。
【００３１】
すなわち、ステップＳ２０１にて、前記クランク角度センサ２８からの検出信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅを計測し、前記吸気管圧力センサ１７からの検出信号に基づいて吸気圧Ｐｍを計測する。ステップＳ２０２では、吸気圧Ｐｍとエンジン回転数Ｎｅとを用い、図５に示すしきい値算出マップに基づいてしきい値Ｗｔｈを計算する。因みに、本実施の形態のしきい値Ｗｔｈは、吸気圧Ｐｍ及びエンジン回転数Ｎｅの上昇に伴って、その値が大きくなるように設定される。このしきい値Ｗｔｈは、この値に一致するアシスト電力Ｗでモータ３４をアシスト作動させた場合に、吸気圧Ｐｍと排気圧Ｐｅとがほぼ同じになる値である。つまり、しきい値Ｗｔｈを超えるようなアシスト電力Ｗでモータ３４をアシスト作動させると、吸気圧Ｐｍが排気圧Ｐｅより高くなる状況となる。そして、しきい値Ｗｔｈを計算すると、図３に示す電動ターボ作動時処理フローのステップＳ１０４に進む。
【００３２】
ステップＳ１０４では、アシスト電力Ｗがしきい値Ｗｔｈより大きく、かつバルブオーバーラップ期間中か（バルブオーバーラップ量Ｖｏｌが「０」より大きいか）否かを判定する。これら両条件を満足しなければ、吸気圧Ｐｍが排気圧Ｐｅより低い状態で、混合気の吹き抜けが起こり難い状態であると判定し、処理を終了する。一方、これら両条件を共に満足する場合では、バルブオーバーラップ期間中で吸気圧Ｐｍが排気圧Ｐｅより高くなり、混合気の吹き抜けが起こり易い状態であると判定し、ステップＳ１０５に進む。
【００３３】
ステップＳ１０５では、燃料噴射開始時期Ｔｓを混合気の吹き抜けが起こらないように設定すべく図６に示す吹き抜け防止処理フローを実行する。すなわち、ステップＳ３０１にて、前記冷却水温センサ２９からの検出信号に基づいてエンジン１０の冷却水温Ｔｗを計測する。つまり、エンジン１０の冷却水温Ｔｗを検出することで、該エンジン１０の暖機状態を把握し、これにより噴射燃料の気化の良否を推測している（気化状態推測手段）。ステップＳ３０２では、排気バルブ２２の閉じタイミングＴｃｌを算出する。ステップＳ３０３では、冷却水温Ｔｗを用い、図７に示す噴射開始時期算出テーブルに基づいて燃料噴射開始時期Ｔｓを算出する。なお、ここで用いる冷却水温Ｔｗを、エンジン１０内を主に循環する潤滑油の温度（油温Ｔｏ）に置き換えることも可能である。
【００３４】
因みに、本実施の形態の燃料噴射開始時期Ｔｓは、冷却水温Ｔｗが基準冷却水温の４０℃以上の場合において、噴射燃料の気化が良好である気化良好時と推測し、上記で求めた排気バルブ２２の閉じタイミングＴｃｌに設定される。これに対し、冷却水温Ｔｗが基準冷却水温の４０℃未満の場合、噴射燃料の気化が不良である気化不良時と推測し、燃料噴射開始時期Ｔｓは、該冷却水温Ｔｗが低下するに伴って、０℃では０°ＣＡ（クランク角）、−４０℃では−１８０°ＣＡというように、排気バルブ２２の閉じタイミングＴｃｌよりも前に設定される。
【００３５】
つまり、エンジン１０の冷却水温Ｔｗが基準冷却水温の４０℃以上である場合には、噴射燃料の気化が良好で燃料ウェットが適正量となる気化良好時と判定する。この気化良好時では吹き抜けが起こり易いため、燃料噴射開始時期Ｔｓが排気バルブ２２の閉じタイミングＴｃｌに設定される。これに対し、エンジン１０の冷却水温Ｔｗが基準冷却水温の４０℃未満となる場合では、該冷却水温Ｔｗが低下するに伴って、噴射燃料の気化が不良で次第に燃料ウェットが適正量よりも増加する気化不良時と判定する。この気化不良時では吹き抜けが冷却水温Ｔｗの低下に伴って次第に起こり難く、しかも気化に時間を要するようになっていくため、燃料噴射開始時期Ｔｓが冷却水温Ｔｗの低下に伴って次第に早められる。そして、このように燃料噴射開始時期Ｔｓを算出すると、図３に示す電動ターボ作動時処理フローに戻り、処理を終了する。
【００３６】
こうしてエンジンＥＣＵ５０は、上記した電動ターボ作動時処理フローに従って処理を行うことにより燃料噴射開始時期Ｔｓを適正化し、混合気の吹き抜けを防止している。
【００３７】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００３８】
本実施の形態では、ターボチャージャ３０に過給動作をアシストするモータ３４が備えられ、エンジンＥＣＵ５０は、該モータ３４のアシスト作動に基づいて、燃料噴射開始時期Ｔｓを通常の噴射開始時期から吸気バルブ２１から排気バルブ２２への混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に変更する。すなわち、吸気バルブ２１と排気バルブ２２とが共に開状態となるバルブオーバーラップ期間中で、かつ過給動作をアシストするモータ３４の作動時においては、吸気圧Ｐｍが排気圧Ｐｅより高くなり、混合気の吹き抜けが起こり易い状況となる。従って、モータ３４のアシスト作動に注目し、その作動に基づいて燃料噴射開始時期Ｔｓを設定することで、混合気の吹き抜けを防止することができる。この場合、吹き抜け防止のための燃料噴射開始時期Ｔｓの設定をモータ３４のアシスト作動に基づいて行っているので、吹き抜け防止にかかる吸排気圧の計測が必要なくなる。つまり、センサによる吸排気圧の計測を必要とすることなく混合気の吹き抜けの起こり易い状態を判定し、混合気の吹き抜けを防止することができる。
【００３９】
また、この場合、エンジンＥＣＵ５０は、モータ３４が所定値以上のアシスト電力Ｗによりアシスト作動を行っている期間、燃料噴射開始時期Ｔｓを混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に設定している。すなわち、モータ３４に供給されるアシスト電力Ｗに基づいて吸気圧Ｐｍが排気圧Ｐｅより高くなり混合気の吹き抜けが起こり易い状況か否かを判定できるため、その判定が容易である。
【００４０】
更に、エンジンＥＣＵ５０は、エンジン１０内を循環する冷却水温Ｔｗ（若しくは油温Ｔｏ）に基づいて噴射燃料の気化の良否を推測する手段を有しており、燃料噴射開始時期Ｔｓを前記推測に基づいた噴射燃料の気化状態に合わせて設定する。そして、冷却水温Ｔｗが基準冷却水温以上となる噴射燃料の気化良好時と推測された場合、燃料噴射開始時期Ｔｓがバルブオーバーラップ期間終了後に設定される。すなわち、噴射燃料の気化が良好な場合には混合気の吹き抜けが起こり易いため、燃料噴射開始時期Ｔｓをバルブオーバーラップ期間終了後に設定することで、混合気の吹き抜けを確実に防止することができる。
【００４１】
また、冷却水温Ｔｗが基準冷却水温未満となる噴射燃料の気化不良時と推測された場合には、燃料噴射開始時期Ｔｓが噴射燃料の気化良好時にて設定される開始時期Ｔｓよりも前に設定される。すなわち、噴射燃料の気化が不良な場合には混合気の吹き抜けが起こり難いため、燃料噴射開始時期Ｔｓを噴射燃料の気化良好時にて設定される開始時期Ｔｓよりも前に設定しても混合気の吹き抜けを防止でき、しかも燃料噴射開始時期Ｔｓを早めることで燃料が気化する時間を確保でき、良好な混合気を生成することができる。
【００４２】
このように噴射燃料の気化状態は、燃料噴射開始時期Ｔｓを設定する要素の一つである。従って、燃料噴射開始時期Ｔｓをこの噴射燃料の気化状態に合わせて設定することで、その時々に最適の燃料噴射制御を行うことが可能である。
【００４３】
更に、上記したように、エンジンＥＣＵ５０は、噴射燃料の気化の良否を推測するのにエンジン１０の冷却水温Ｔｗ（若しくは油温Ｔｏ）を用いて行っている。すなわち、エンジン１０の冷却水温Ｔｗ（若しくは油温Ｔｏ）は該エンジン１０の暖機状態を把握でき、これにより噴射燃料の気化の良否が推測可能である。従って、噴射燃料の気化の良否を推測するための特別な手段を講じる必要がない。
【００４４】
（第２の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施の形態を図面に従って説明する。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と相違する部分を中心に説明することとする。
【００４５】
本実施の形態のエンジン制御システムでは、図８に示すように、ターボチャージャ３０の過給動作をアシストするモータ３４が省略されると共に、該ターボチャージャ３０（タービンホイール３２）の上流側排気管２４ａと下流側排気管２４ｂとが該ターボチャージャ３０を介さずにバイパス管３７にて接続され、該バイパス管３７には排気圧調整バルブとしてのウエストゲートバルブ（ＷＧバルブ）３８が設けられている。ＷＧバルブ３８は、開度を調整可能な電動バルブよりなり、エンジンＥＣＵ５０によりその開度が制御される。ＷＧバルブ３８は、ターボチャージャ３０の機能を必要としない低速時や過給圧が過大気味となる高速時等に開度が調整され、バイパス管３７を通過する排気ガスの流量を調整し、排気圧Ｐｅを調整するものである。
【００４６】
このＷＧバルブ３８を用いる場合、過給運転領域（ターボチャージャ３０が作動し吸気圧Ｐｍが大気圧より大きくなる領域）で、かつ所定開度変化率Δθ以上急激に開いてから所定時間（後述の噴射時期遅角時間ｔに相当）においては、図９に示すように、吸気圧Ｐｍが排気圧Ｐｅよりも高くなり、吸気バルブ２１から排気バルブ２２への混合気の吹き抜けが起こり易い状態になる。従って、エンジンＥＣＵ５０は、ＷＧバルブ３８が所定開度変化率Δθ以上開いてから所定時間（噴射時期遅角時間ｔ）、燃料噴射開始時期Ｔｓを通常の噴射開始時期から混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に変更する。
【００４７】
図１０は、そのＷＧバルブ作動時のエンジンＥＣＵ５０の具体的な処理フロー（ＷＧバルブ作動時処理フロー）を示す。因みに、エンジンＥＣＵ５０は、このＷＧバルブ作動時処理フローを燃料噴射の１噴射毎に実施し、その処理結果に基づいて次気筒の燃料噴射開始時期Ｔｓを決定する。
【００４８】
ステップＳ４０１では、現在のバルブオーバーラップ量Ｖｏｌを算出する。ステップＳ４０２では、後述する噴射時期遅角フラグｆｌａｇ１が「１」、かつバルブオーバーラップ期間中（バルブオーバーラップ量Ｖｏｌが「０」より大きい）か否かを判定する。これら両条件を満足しなければ、ステップＳ４０３に進む。
【００４９】
ステップＳ４０３では、ＷＧバルブ３８の開度変化率Δθを計算する。ステップＳ４０４では、ＷＧバルブ３８が特定開度変化率ｋ以上開いたか否かを判定する。ＷＧバルブ３８が特定開度変化率ｋ以上開いていなければ、吸気圧Ｐｍが排気圧Ｐｅより低い状態で、混合気の吹き抜けが起こり難い状態であると判定し、処理を終了する。一方、ＷＧバルブ３８が特定開度変化率ｋ以上開いた場合は、ステップＳ４０５に進む。
【００５０】
ステップＳ４０５では、ターボチャージャ３０の作動による過給運転領域で、かつバルブオーバーラップ期間中（バルブオーバーラップ量Ｖｏｌが「０」より大きい）か否かを判定する。これら両条件を満足しなければ、上記と同様に、混合気の吹き抜けが起こり難い状態であると判定し、処理を終了する。一方、これら両条件を共に満足する場合、バルブオーバーラップ期間中で吸気圧Ｐｍが排気圧Ｐｅより高くなり、混合気の吹き抜けが起こり易い状態であると判定し、ステップＳ４０６において、噴射時期遅角フラグｆｌａｇ１をセット、すなわち該フラグｆｌａｇ１を「１」に書き換えて、処理を終了する。
【００５１】
前記ステップＳ４０２において、噴射時期遅角フラグｆｌａｇ１が「１」、かつバルブオーバーラップ期間中である場合、ステップＳ４０７に進む。
【００５２】
ステップＳ４０７では、燃料噴射開始時期Ｔｓを混合気の吹き抜けが起こらないように設定すべく前記図６に示す吹き抜け防止処理フローを実行し、冷却水温Ｔｗに応じた燃料噴射開始時期Ｔｓを設定する。ステップＳ４０８では、噴射時期遅角時間ｔのカウントアップを開始する。
【００５３】
ステップＳ４０９では、カウントアップを開始した噴射時期遅角時間ｔが特定時間Ｔｔｈ以内か否かを判定する。この特定時間Ｔｔｈは、本実施の形態では吸気圧Ｐｍ及びエンジン回転数Ｎｅの変動に応じて変動されるものである。そして、噴射時期遅角時間ｔが特定時間Ｔｔｈ以内であれば、処理を終了する。一方、噴射時期遅角時間ｔが特定時間Ｔｔｈより長くなると、ステップＳ４１０に進み、噴射時期遅角フラグｆｌａｇ１をリセット、すなわち該フラグｆｌａｇ１を「０」に書き換えると共に、カウンタをリセット、すなわち噴射時期遅角時間ｔを「０」とする。このステップＳ４０８〜ステップＳ４１０では、特定時間Ｔｔｈとなるまで噴射時期遅角時間ｔを計時するようになっている。
【００５４】
こうしてエンジンＥＣＵ５０は、上記したＷＧバルブ作動時処理フローに従って処理を行うことにより燃料噴射開始時期Ｔｓを適正化し、混合気の吹き抜けを防止している。
【００５５】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５６】
本実施の形態では、ターボチャージャ３０の上流側排気管２４ａと下流側排気管２４ｂとを該ターボチャージャ３０を介さずに連通するバイパス管３７に設けられて排気圧を調整すべく開閉されるＷＧバルブ３８が備えられ、エンジンＥＣＵ５０は、ターボチャージャ３０の作動による過給運転領域においてＷＧバルブ３８の開度変化率Δθが特定開度ｋ以上開いた場合、その後の所定時間（噴射時期遅角時間ｔが特定時間Ｔｔｈとなるまでの時間）、燃料噴射開始時期Ｔｓを通常の噴射開始時期から吸気バルブ２１から排気バルブ２２への混合気の吹き抜けが起こらない噴射開始時期に設定する。すなわち、バルブオーバーラップ期間中で、かつ排気圧を調整するＷＧバルブ３８が急激に開作動すると、その後一時的に吸気圧Ｐｍが排気圧Ｐｅより高くなり、混合気の吹き抜けが起こり易い状況となる。従って、ＷＧバルブ３８の開作動に注目し、その開度変化率Δθに基づいて燃料噴射開始時期Ｔｓを設定することで、混合気の吹き抜けを防止することができる。この場合、吹き抜け防止のための燃料噴射開始時期Ｔｓの設定をＷＧバルブ３８の開度変化率Δθに基づいて行っているので、本実施の形態においても吹き抜け防止にかかる吸排気圧の計測が必要なくなる。つまり、センサによる吸排気圧の計測を必要とすることなく混合気の吹き抜けの起こり易い状態を判定し、混合気の吹き抜けを防止することができる。
【００５７】
また、この場合、エンジンＥＣＵ５０は、吹き抜けが起こらない燃料噴射開始時期Ｔｓを設定する所定時間（特定時間Ｔｔｈ）を、エンジン１０の運転状態（本実施の形態では吸気圧Ｐｍ及びエンジン回転数Ｎｅの変動）に応じて変動させている。すなわち、エンジン１０の運転状態に応じて上記した吸気圧Ｐｍが排気圧Ｐｅより高くなる時間が変動するため、この所定時間を変動させることで無駄な時間を極力低減することができ、その時々に最適の燃料噴射制御を行うことが可能である。
【００５８】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００５９】
上記第１の実施の形態では、モータ３４に供給するアシスト電力Ｗがしきい値Ｖｔｈを超えた場合に燃料噴射開始時期Ｔｓを吹き抜けが起こらない時期に調整していたが、これに限らす、例えばモータ３４の回転数（回転速度）や単にモータ３４のオンオフ等に基づいて行うようにしても良い。
【００６０】
上記第１の実施の形態では、図５のしきい値算出マップで示すように、しきい値Ｗｔｈを吸気圧Ｐｍとエンジン回転数Ｎｅとを用いて計算したが、これに限定されるものではなく、例えば吸気圧Ｐｍとエンジン回転数Ｎｅとのいずれか一方のみを用いてしきい値Ｗｔｈを計算しても良い。また、これら以外の検出値を用いてしきい値Ｗｔｈを計算しても良い。
【００６１】
上記第２の実施の形態では、吹き抜けが起こらない燃料噴射開始時期Ｔｓを設定する所定時間（特定時間Ｔｔｈ）を、吸気圧Ｐｍ及びエンジン回転数Ｎｅの変動に応じて変動させたが、これに限定されるものではなく、例えば吸気圧Ｐｍとエンジン回転数Ｎｅとのいずれか一方のみを用いて特定時間Ｔｔｈを設定しても良い。また、これら以外の検出値を用いて特定時間Ｔｔｈを設定しても良い。また、特定時間Ｔｔｈは、予め設定した固定値としても良い。
【００６２】
上記各実施の形態では、図７の噴射開始時期算出テーブルにおいて基準冷却水温を４０℃としたがこれに限定されるものではなく、適宜変更しても良い。また、基準冷却水温以上の場合では燃料噴射開始時期Ｔｓを排気バルブ２２の閉じタイミングＴｃｌに設定したが、少なくとも吹き抜けが起こらなければ、例えば排気バルブ２２の閉じタイミングＴｃｌ時に混合気が燃焼室２３に到達するというように混合気が燃焼室２３内に到達する遅延時間も考慮し、その分、燃料噴射開始時期Ｔｓを排気バルブ２２の閉じタイミングＴｃｌよりも早めることも可能である。
【００６３】
上記各実施の形態では、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２に可変動弁機構２５，２６を備えていたが、吸気バルブ２１及び排気バルブ２２のいずれか一方に可変動弁機構を備えた構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。
【図２】モータの作動に伴う吸排気圧の変動を説明するための波形図である。
【図３】電動ターボ作動時の処理を示すフロー図である。
【図４】アシスト電力のしきい値を算出する処理を示すフロー図である。
【図５】アシスト電力のしきい値算出マップを示す図である。
【図６】吹き抜け防止の処理を示すフロー図である。
【図７】噴射開始時期算出テーブルを示す図である。
【図８】第２の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。
【図９】ＷＧバルブの作動に伴う吸排気圧の変動を説明するための波形図図である。
【図１０】ＷＧバルブ作動時の処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…エンジン（内燃機関）、２１…吸気バルブ、２２…排気バルブ、２４ａ…上流側排気管（上流側排気通路）、２４ｂ…下流側排気管（下流側排気通路）、３０…過給機としてのターボチャージャ、３４…モータ（電動機）、３７…バイパス管（バイパス通路）、３８…ウエストゲートバルブ（排気圧調整バルブ）、５０…エンジンＥＣＵ（気化状態推測手段を含む）、Ｔｓ…燃料噴射開始時期、ｔ…噴射時期遅角時間（所定時間）、Ｔｔｈ…特定時間（所定時間）、Ｔｗ…冷却水温、Ｔｏ…油温、Ｗ…アシスト電力、Δθ…開度変化率。
【図１】
2006017053.tif 000003
【図２】
2006017053.tif 000004
【図３】
2006017053.tif 000005
【図４】
2006017053.tif 000006
【図５】
2006017053.tif 000007
【図６】
2006017053.tif 000008
【図７】
2006017053.tif 000009
【図８】
2006017053.tif 000010
【図９】
2006017053.tif 000011
【図１０】
2006017053.tif 000012